本公開涉及一種液態金屬電磁泵，尤其是一種能夠減少液態金屬流阻的大流量的電導式液態金屬電磁泵。

背景技術：

液態金屬電磁泵是用來驅動液態金屬的一種特殊泵，液態金屬循環在冶金、機械設備散熱、電子設備散熱中都有應用。液態金屬電磁泵的性能決定了液態金屬循環系統的規模和性能。液態金屬電磁泵分為電導式和電感式，電導式結構簡單、效率高，多為小型產品，提供較小的流量和用于小型電子產品的散熱。為了獲得均勻的磁場，通常在電磁驅動部分，對泵腔采用扁平化涉及，從而將用磁體布置在扁平泵腔部位為泵腔內的液態金屬提供均勻的磁通量。但是這種扁平泵腔通常在流出泵體之后會進行變徑處理，以便將泵腔出的扁平截面變成圓柱截面。這種電磁泵的流道通過泵腔后由于需經過兩次變徑，這增加了液態流體流動阻力，也容易使氣體留在泵中無法排除，同時為了得到更大的驅動力，要求扁平泵腔的上下兩磁鐵的間距小，系統結構設計、隔熱設計較困難。因此，人們期望提供一種能夠降低流體流經泵腔時的流阻，擴大流量的液態金屬電磁泵。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本公開提出了一種液態金屬電磁泵，包括：電絕緣泵腔，具有圓筒截面或橢圓筒截面的直通泵腔和縱向連接液態金屬管道的進出口；沿著與泵腔截面的圓周方向布置的多塊瓦片狀磁體，所述多塊永磁體在所述圓周方向上布置成海爾貝克磁鐵陣列，由此在所述海爾貝克磁鐵陣列中心的泵腔內形成均勻的平行磁場；在泵腔外表面和每個瓦片狀磁鐵之間布置有隔熱層；以及在與海爾貝克磁鐵陣列形成的磁場方向垂直的方向的泵腔的中間相對兩側設置有用于布置電極的通孔，所述電極用于對泵腔內的液態金屬通電；其中所述泵腔內表面以及電極通孔內表面涂布有耐熱涂層，并且所述通孔和電極之間以及進出口接頭處采用高溫密封膠密封。

根據本公開的液態金屬電磁泵，其中所述海爾貝克磁鐵陣列的磁鐵數量至少為8塊，其中面向泵腔的截面所述海爾貝克磁鐵陣列的一半磁體的充磁方向按順時針方向旋轉，另一半磁體的充磁方向按逆時針方向旋轉。

根據本公開的液態金屬電磁泵，其中所述海爾貝克磁鐵陣列的磁鐵數量為16塊。

根據本公開的液態金屬電磁泵，其中所述海爾貝克磁鐵陣列的任意相鄰兩塊磁體的充磁方向之間的夾角相同。

根據本公開的液態金屬電磁泵，其中所述泵腔為整體構件或由上下兩片通過多個螺栓緊固件緊固構成。

根據本公開的液態金屬電磁泵，其中所述泵腔的進出口有與系統連接的螺紋或法蘭，并且所述電極孔的中心連線通過泵腔截面的圓心且與泵腔的軸垂直。

根據本公開的液態金屬電磁泵，其中所述隔熱層為空氣層、隔熱材料件或者真空隔熱板。

根據本公開的液態金屬電磁泵，其中所述耐熱涂層為耐熱溫度高于600℃的納米陶瓷涂料。

根據本公開的液態金屬電磁泵，其中還包括布置在所述海爾貝克磁鐵陣列外側的風扇，用于對海爾貝克磁鐵陣列磁鐵進行風冷散熱。

根據本公開的液態金屬電磁泵，其中所述海爾貝克磁鐵陣列外表面或內表面與所述隔熱層之間布置有水冷系統的水冷管路用于為磁鐵散熱。

根據本公開的液態金屬電磁泵的磁鐵排列為圓環狀，整個泵體的流道無變徑，流動阻力小，同時通過使用特殊的磁鐵排列方式，得到圓柱狀區域的均勻平行磁場，并且特殊的磁鐵排列方式使得工作區域的磁場強度更強。另外，流道與磁鐵之間有一定的間隙，間隙中通過填充隔熱材料或隔熱層保護磁鐵，使得電磁泵可以有更高的工作溫度，并且也便于更好的設計隔熱散熱結構。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本公開的實施例，并與說明書一起用于解釋本公開的原理。

圖1所示為使用根據本公開的液態金屬電磁泵的實施例的縱向剖視圖。

圖2所示的是本公開的液態金屬電磁泵的實施例的海爾貝克磁鐵陣列的示意圖。

圖3所示的是本公開的液態金屬電磁泵的實施例的第二種海爾貝克磁鐵陣列的示意圖。

圖4所示的是根據本公開的液態金屬電磁泵的第二實施例的橫剖圖。

具體實施方式

這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本公開相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本公開的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

在本公開使用的術語是僅僅出于描述特定實施例的目的，而非旨在限制本開。在本公開和所附權利要求書中所使用的單數形式的“一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數形式，除非上下文清楚地表示其他含義。還應當理解，本文中使用的術語“和/或”是指并包含一個或多個相關聯的列出項目的任何或所有可能組合。

應當理解，盡管在本公開可能采用術語第一、第二、第三等來描述各種信息，例如，第一磁鐵也可以被稱為第二磁鐵，反之亦然，但這些信息不應限于這些術語。這些術語僅用來將同一類型的信息彼此區分開。取決于語境，如在此所使用的詞語“如果”可以被解釋成為“在……時”或“當……時”。

為了使本領域技術人員更好地理解本公開，下面結合附圖和具體實施方式對本公開作進一步詳細說明。

圖1所示為使用根據本公開的液態金屬電磁泵的實施例的縱向剖視圖。如圖1所示，電磁泵100包括電絕緣泵腔110，其具有圓管狀直通泵腔110和縱向連接液態金屬管道的進出口140。磁鐵或磁鐵陣列130圍繞圓管狀直通泵腔110的圓周方向布置成海爾貝克磁鐵陣列，從而在泵腔110內形成與泵腔的進出口140方向垂直的平行磁場。在圓管狀直通泵腔110的布置有海爾貝克磁鐵陣列的中間位置，設置有兩個用于電極150安裝的通孔，所述兩個通孔的中心的連線與泵腔110的中心軸線的相交，并且同時與泵腔110的中心軸線和海爾貝克磁鐵陣列130在泵腔110內形成的平行磁場的方向垂直。

圖2所示的是本公開的液態金屬電磁泵的實施例的海爾貝克磁鐵陣列的示意圖。如圖2所示，海爾貝克磁鐵陣列130包括8個排列成環形的磁體130-1、130-2、130-3、130-4、130-5、130-6、130-7以及130-8。該海爾貝克磁鐵陣列130中一半磁體的充磁方向按順時針方向旋轉，例如磁體130-1、130-2、130-3、130-4以及130-5，而另一半磁體的充磁方向按逆時針方向旋轉130-1、130-8、130-7、130-6以及130-5。通過這種排列方式，在磁鐵陣列中央部位，即圓管狀直通泵腔110內部形成均勻的平行磁場，如圖中間位置中寬幅所示的平行磁場。如圖2所示，任意相鄰兩塊磁體之間的充磁方向的變化角度都相等。當然，根據需要也可以將任意兩塊磁體之間的充磁方向的變化角度設置為不相等。

為了增加圓管狀直通泵腔110內中間平行磁場的平行層度和均勻層度和磁通密度，也可以增加海爾貝克磁鐵陣列130中磁體的數量。圖3所示的是本公開的液態金屬電磁泵的實施例的第二種海爾貝克磁鐵陣列的示意圖。如圖3所示，其中海爾貝克磁鐵陣列130包括16個排列成環形的磁體，每一半有8個，這樣進一步增強的中間磁通密度和平行磁場的均勻性。盡管此處列舉了8和16個的情形，但是也可以設置成由12個磁體構成的海爾貝克磁鐵陣列130。

通過采用上述海爾貝克磁鐵陣列，形成的封閉磁場的中心磁場強度比單純的一對或多對磁鐵形成的平行磁場強度提高了45％～60％，尤其是使得邊緣磁場強度保持與中心磁場強度基本相同從而形成均勻磁場。由此在泵腔內獲得更好的均勻磁場，從而獲得穩定和更大揚程的液態金屬流速和流量。

圖4所示的是根據本公開的液態金屬電磁泵的第二實施例的橫剖圖。如圖4所示，成對電極150穿過泵腔110兩側通孔對泵腔內的液態金屬通電。泵腔110和磁體130之間布置有隔熱層180。通過隔熱層180可以減少或消除泵腔110內部液態金屬傳遞給磁體130的熱量。隔熱層180可以是空氣層、隔熱材料件或者真空隔熱板。磁體的磁性通常會隨溫度變換有所變化。尤其是在高溫下，超過磁體的居里溫度(curietemperature)時，磁體還會失去磁性。因此采用隔熱層180防止泵腔中液態金屬的高溫熱量對磁體磁性的影響就非常有必要。

為了進一步降低高溫對磁體的磁性的影響，根據本公開的電磁泵100還為磁體設置了風冷風扇(未示出)。通過風冷風扇，可以進一步保持磁體的溫度，從而為保持高溫液態金屬電磁泵的磁場強度提供了進一步保障。

為了防止環形磁體陣列收到流經泵腔的液態金屬的影響和外部環境的影響，對環形磁體陣列采用絕熱殼體(未示出)進行包裹，以便進一步降低泵腔內高溫液態金屬對磁體的磁性的影響。

盡管此處僅僅表述了兩種海爾貝克磁鐵陣列130，但是其構成可以包括其他數量的磁鐵，以提高中心磁場強度和邊緣磁場的均勻性。

返回參見圖1，所述泵腔110內表面以及通孔內表面涂布有耐熱以及隔熱涂層，由此進一步隔斷了泵腔110內的高溫液態金屬的熱量傳導到外部磁體。所述耐熱涂層可以是耐熱溫度高于600℃的納米陶瓷涂料。需要注意的是，泵腔130的通孔和電極之間以及進出口接頭處采用高溫密封膠密封，以防止泄漏。此外為了涂布隔熱圖層方便，可以使得泵腔110由上下兩片通過多個螺栓緊固件或其他緊固件緊固構成。這樣上下兩片的邊緣接觸部分以及螺栓緊固部位采用高溫密封膠密封。

盡管在圖4中顯示的電極并沒有穿透泵腔110的側壁，這是為了顯示方便，實際上也可以顯示為穿透形式。

根據上述說明可知，本公開的耐高溫液態金屬電磁泵既能適應高溫散熱環境也能夠獲得進行大流量大揚程的磁場。

上述具體實施方式，并不構成對本公開保護范圍的限制。本領域技術人員應該明白的是，取決于設計要求和其他因素，可以發生各種各樣的修改、組合、子組合和替代。任何在本公開的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本公開保護范圍之內。